Hielscher tecnologia de ultra-som

Desintegração Ultrassônica: Molhar, Dissolver, Dispersar

Integradores ultrassônicos são amplamente utilizados para molhar, dispersar ou dissolver partículas e pós em líquidos. Ultrassonicadores de alto desempenho criam forças intensas de cisalhamento, que quebram e quebram agregados, aglomerações e partículas primárias ao tamanho microscópico ou nano. O processamento uniforme de partículas no campo de cavitação acústica resulta em uma distribuição estreita de partículas e uma superfície de partículas uniforme.

Desintegradores ultrassônicos e suas aplicações

Os desintegradores ultrassônicos fornecem forças de cisalhamento intensas, o que cria o impacto necessário em sólidos como partículas, cristais e fibras para interrompê-los e quebrá-los para um tamanho alvo, por exemplo, micron ou nano-size. Quando comparados a métodos alternativos de desintegração, como misturadores de lâminas de alta cisalhamento, homogeneizadores de alta pressão, moinhos de contas, microfluidizers etc. desintegradores ultrassônicos oferecem algumas grandes vantagens.

Vantagens dos Desintegradores Ultrassônicos

  • Cavitação e tesoura de alta intensidade
  • Processamento uniforme de partículas
  • elevadas concentrações de sólidos
  • Sem bicos / sem entupimento
  • Nenhum meio de fresagem (ou seja, contas) é necessário
  • escalabilidade linear
  • Fácil & operação segura
  • Fácil de limpar
  • Tempo... & energia eficiente

O princípio de trabalho dos desintegradores do tipo sonda ultrassônica baseia-se na geração de cavitação acústica. Através da sonda ultrassônica, ondas de ultrassom de alta intensidade são transmitidas para o meio de processo (ou seja, líquido ou chorume). As ondas de ultrassom viajam através do líquido, lá onde criam ciclos alternados de alta pressão e baixa pressão. Durante os ciclos de baixa pressão, ocorrem bolhas de vácuo minúsculas, as chamadas bolhas de cavitação. Estas bolhas de cavitação crescem ao longo de vários ciclos de pressão até atingirem um tamanho, onde não podem absorção de mais energia. Neste ponto, as bolhas de cavitação implodem violentamente e criam condições localmente extremas, como temperaturas muito altas, pressões, extremos diferenciais de temperatura e pressão (devido às altas taxas de aquecimento/resfriamento e flutuações de pressão), micro turbulências e fluxos líquidos com velocidades de até 180m/s. Essas condições apresentam efeitos mecânicos significativos sobre as partículas no meio, uma vez que os fluxos líquidos de alta velocidade aceleram as partículas no meio para que as partículas colidam. Por colisão entre partículas, a matéria sólida (por exemplo, partículas, fibras, células) corroem, quebram e são fragmentadas em bits micron e nano-tamanho.
As altas turbulências criadas pela ultrassônica aumentam a transferência de massa entre fases e promovem assim a dissolução de pós ou reações químicas heterogêneas. Isso faz dos desintegradores ultrassônicos a ferramenta preferida para intensificar processos como fresagem, dispersão, emulsificação e dissolução.

Ultrasonic disintegrators installed as cluster of 7x UIP1000hdT (7x 1kW)

7x desintegradores ultrassônicos UIP1000hdT (7x 1kW ultra-sônico) instalado como cluster

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Leia mais sobre a intensificação ultrassônica das reações químicas (sonoquímica)!

Aplicações de Desintegradores Ultrassônicos

  • fresagem & esmerilhamento
  • desaglomeração & dispersão
  • emulsificação
  • Dissolvendo os pós
  • Melhorando a transferência de massa
  • Reações sonoquímicos

Desintegradores ultrassônicos para redução do tamanho das partículas

Desintegradores ultrassônicos são usados para redução do tamanho de partículas e distribuição de partículas, ou isso significa comminução real de partículas primárias (chamadas de fresagem) ou a quebra de aglomerados (referido como deagregomeração/dispersão).

Fresamento Ultrassônico de Mg2Si.

Distribuição em tamanho de partícula e imagens SEM de Mg2Si antes e depois da fresagem ultrassônica (UM). a Distribuição do tamanho de partículas; b Imagem SEM antes da fresagem ultrassônica; c Imagem SEM após moagem ultrassônica em 50% PVP -50% EtOH por 2 h.
Fonte: Marquez-Garcia et al. 2015.

Desintegradores ultrassônicos para fresagem & esmerilhamento

Cavitação ultrasonicamente gerada cria intensas forças de tesoura e, assim, relacionadas colisão inter-particular. Os sólidos no chorume atuam como meio de moagem (comparável a contas ou pérolas em uma pérola/moinho de pérolas): Eles são acelerados pelos fluxos líquidos cavitacionais, que facilmente alcançam velocidades de até 180m/s. Quando as partículas se atingem com uma velocidade tão enorme, elas quebram e se quebram em fragmentos de míccro e nano-tamanho. Desintegradores ultrassônicos podem até quebrar partículas primárias. Reatores de células de fluxo ultrassônico garantem o tratamento uniforme de todas as partículas para que a fresagem ultrassônica resulte em uma distribuição estreita do tamanho das partículas.
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Desintegradores ultrassônicos para desagglomeração & dispersão

Os parâmetros do processo ultrassônico podem ser controlados com muita precisão, de modo que os desintegradores ultrassônicos podem moer partículas primárias quando altas amplitudes e pressão elevada são aplicadas. Por outro lado, sistemas de desintegração ultrassônica também podem ser operados em amplitudes mais baixas e condições mais brandas, de modo que a estrutura de partículas e a superfície permaneçam intactas, mas os aglomerados são quebrados e as partículas individuais são distribuídas uniformemente no chorume.
Clique aqui para saber mais sobre desagglomeração e dispersão ultrassônica!

Desintegradores ultrassônicos para emulsificação

Quando dois líquidos imiscíveis (por exemplo, água e óleo) são sônicos, a cavitação ultrassônica interrompe as gotículas – produzindo gotículas muito pequenas das duas fases imiscíveis, que são então misturadas. Como os desintegradores ultrassônicos produzem facilmente gotículas nano-dimensionadas, emulsões ultrassônicas estabilizadas exibem uma estabilidade a longo prazo e uma aparência clara e transparente.
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Desintegradores ultrassônicos para dissolução

Desintegradores ultrassônicos são usados para dissolver pó e comprimidos em um procedimento rápido, fácil e seguro. A cavitação ultrasonicamente gerada corroe a superfície dos sólidos e transporta os fragmentos erodidos para o líquido produzindo assim uma solução homogênea.
Na indústria farmacêutica, dissolver comprimidos é uma tarefa diária, por exemplo, para fins analíticos. Quando os tablets são expostos a um ambiente aquoso, o tablet se dissolve lentamente em um processo muito demorado. Mesmo com o uso de um agitador comum ou agitador de lâminas, a dissolução total dos tablets permanece demorada. A cavitação ultrassônica e suas forças de cisalhamento extraordinariamente intensas desprendem as partículas do comprimido e as transportam para o diluente, mantendo assim a transferência de massa entre a superfície do comprimido e diluente fresco e insaturado continuamente em andamento. Isso torna a dissolução ultrassônica de um processo extremamente rápido e eficiente, o que ajuda a acelerar a dissolução de drogas.
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Dissolução ultrassônica de bebês de geleia na água com Desintegrador ultrassônico UP200St

Como funciona um desintegrador mecânico?

Os desintegradores de laboratório ultrassônicos usam o mesmo princípio mecânico que os desintegradores industriais. Sistemas de mistura desintegradores desintegram aglomerados e agregados, solubilizam matéria sólida ou dispersam partículas sólidas em misturas líquidas. A desintegração ultrassônica incorpora uma sonda ultrassônica de alta intensidade em um tanque de lote ou em um reator de célula de fluxo em linha. A sonda (sonotrode) do desintegrador ultrassônico vibra no líquido em uma frequência muito alta e cria cavitação ultrassônica intensa no líquido. Cada colapso da bolha de cavitação resulta em poderosas forças de tesoura, que quebram aglomerações, agregados e até partículas primárias. Além disso, a cavitação ultrassônica produz fluxo cavitacional de alta velocidade com até 1000km/h. Os jatos líquidos cavitacionais impingem aglomerações de partículas, rompem paredes celulares, melhoram a transferência de material dentro do chorume e dispersam sólidos em todo o volume líquido. No campo de cavitação ultrassônica, as pressões alternam-se rapidamente e repetidamente entre o vácuo e até 1000bar. Uma batedeira rotativa com 4 lâminas de batedeira precisaria operar a impressionantes 300.000 RPM para alcançar a mesma frequência de ciclos de pressão alternados. Misturadores rotativos convencionais e misturadores de rotor-estator não criam nenhuma quantidade significativa de cavitação devido à sua limitação de velocidade.

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Ultrassonicator UP200St (200W) dispersando carbono preto na água usando 1%wt Tween80 como surfactante


Ultrasonic disintegration is highly effective to mill, disperse or dissolve particles

Desintegrador ultrassônico UIP2000hdT para dispersões de partículas em reator de aço inoxidável

Desintegradores Ultrassônicos de Laboratório

Os novos 200 watts de ultra-som dispositivos de laboratório UP200St e UP200Ht são homogeneizadores poderosas para a homogeneização, emulsificação, dispersão, deagglomeration, fresagem & moagem, a extracção, a lise, de desintegração, de desgaseificação, pulverização, e aplicações sonoquímicos.Dispositivos ultrassônicos do tipo sonda são uma ferramenta muito útil em todos os laboratórios. Uma sonda ultrassônica (também conhecida como sonotrode) é uma geometria simples e uma vara de titânio fácil de limpar que acotoda vibrações ultrassônicas em um líquido. Hielscher faz sondas ultrassônicas e pontas em uma ampla gama de tamanhos. Para a desintegração mais comum de sólidos no laboratório, sondas ultrassônicas de 3, 7, 14 ou 22mm de diâmetro de ponta são muito úteis. Outros tamanhos de sonda e sondas ultrassônicas de tamanho personalizado estão disponíveis. Os dispositivos ultrassônicos típicos para desintegração laboratorial variam de 100 a 400 watts de potência ultrassônica.

Desintegradores Ultrassônicos Industriais

UIP4000hdT célula de fluxo para sonication inline em escala industrialOs desintegradores industriais Hielscher são processadores ultrassônicos de alta potência projetados para a desintegração contínua pesada de grandes fluxos de chorume. Estes sistemas industriais podem facilmente lidar com altas concentrações sólidas. As sondas ultrassônicas industriais são equipadas com uma flange que pode ser montada em tanques de aço, reatores de vidro ou recipientes plásticos em qualquer orientação. Pressurizar o vaso de sônica ou célula de fluxo intensifica a cavitação acústica e, assim, o processo de sônicação. Os típicos equipamentos de desintegração industrial ultrassônica variam de 1000 a 16.000 watts de potência ultrassônica por sonotrode.

Indústrias, onde a desintegração ultrassônica é amplamente encontrada:

  • Dispersão, dissolução, mistura de formulações sólidas/líquidas
  • Ciência material
  • Preparação da amostra antes da análise
  • Aplicações de nanopartículas
  • funcionalização de partículas
  • Reações de transferência de fase
  • Cristalização / Precipitação
  • Processamento de alimentos
  • Indústria de papel
  • Digestão de biomassa

Como comprar o Desintegrador Ultrassônico Certo?

Hielscher Ultrasonics é um fabricante experiente de longo prazo de desintegradores ultrassônicos de alto desempenho, que são usados para dispersar e quebrar partículas ou dissolver pós em líquidos. Como líder de mercado, a Hielscher projeta, fabrica e distribui desintegradores ultrassônicos e homogeneizadores de laboratório e bancada até escala totalmente industrial.

Ajudamos você a responder as seguintes perguntas a fim de encontrar o desintegrador ultrassônico mais adequado para sua aplicação e necessidades:

  • Qual é o seu aplicativo de destino?
  • Qual é o volume típico que deve ser processado?
  • Quais são os fatores críticos do processo?
  • Quais são os padrões de qualidade, que devem ser alcançados?

Nossa equipe bem treinada e experiente irá ajudá-lo com quaisquer perguntas e a concepção do seu processo. A Hielscher Ultrasonics oferece uma consultoria aprofundada sobre processos ultrassônicos para ajudar nossos clientes a encontrar o dispositivo ultrassônico ideal. Mas o serviço da Hielscher não termina aqui, treinamos clientes em suas instalações ou em nosso laboratório de processos ultrassônicos e centro técnico para ajudá-los durante o desenvolvimento de processos, otimização e escala.
Hielscher Ultrasonics’ processadores ultrassônicos industriais facilmente fornecem amplitudes muito altas, que são necessárias para quebrar partículas duras e aglomerações ou processar pastas com uma alta concentração sólida. Os desintegradores industriais hielscher podem ser executados com amplitudes de até 200μm continuamente na operação 24/7. Para amplitudes ainda maiores, sonotrodes ultrassônicos personalizados estão disponíveis. Outros acessórios como chifres de reforço, células de fluxo, reatores de sônica e configurações completas de recirculação estão prontamente disponíveis e permitem configurar seu sistema ultrassônico especificado às necessidades do processo.

Desintegradores Ultrassônicos Sofisticados

Controle preciso sobre os parâmetros do processo ultrassônico por Hielscher Ultrasonics' software inteligenteHielscher Ultrasonics se concentra em desintegradores de alto desempenho com maior simpatia do usuário e avanços técnicos de última geração. Isso significa que os padrões dos desintegradores do laboratório Hielscher se adaptam cada vez mais à inteligência das máquinas industriais. O usuário pode controlar os ultrassons digitais do Hielscher através do controle remoto do navegador. O software automático de gravação de dados escreve todos os parâmetros ultrassônicos importantes, como energia líquida, potência total, amplitude, temperatura, pressão, tempo e data como arquivo CSV em um cartão SD embutido. Além disso, o desintegrador ultrassônico pode ser programado para desligamento automático após um tempo determinado ou uma entrada de energia específica ou modos de sônica pulsante do programa. Os sensores de temperatura e pressão plugáveis permitem rastrear cuidadosamente as condições da amostra. Como o controle de temperatura de materiais sensíveis ao calor é um fator crucial para a qualidade dos resultados do processo, a Hielscher oferece várias soluções para manter a temperatura do processo na faixa de temperatura alvo.
As funções sofisticadas dos ultrassonicadores hielscher garantem o mais alto controle de processo, resultados de sônica confiável e reprodutível, simpatia do usuário e conforto de trabalho.
Hielscher Ultrasonics’ processadores ultrassônicos industriais podem fornecer amplitudes muito altas. Amplitudes de até 200μm podem ser facilmente executadas continuamente em operação 24/7. Para amplitudes ainda maiores, sonotrodes ultrassônicos personalizados estão disponíveis. A capacidade de executar tais amplitudes altas permite que nossos clientes moam partículas primárias de forma eficaz para o tamanho nano. A robustez dos equipamentos ultrassônicos da Hielscher permite a operação 24 horas por dia, 7 dias por semana, em ambientes pesados e em ambientes exigentes.

qualidade – Fabricado na Alemanha

Como um negócio familiar e familiar, a Hielscher se orgulha da alta qualidade de seus processadores ultrassônicos. Todos os ultrassonicadores são projetados, fabricados e testados em nossa sede em Teltow, perto de Berlim, Alemanha. A robustez dos equipamentos ultrassônicos da Hielscher permite a operação 24 horas por dia, 7 dias por semana, em ambientes pesados e em ambientes exigentes.

Você pode comprar desintegradores ultrassônicos Hielscher em todos os tamanhos diferentes e a faixa de preço oferece um ultrassônico acessível que corresponda ao seu orçamento. Desde a desintegração de partículas em pequenos frascos de laboratório até a desintegração contínua do fluxo de pastas na produção industrial, a Hielscher Ultrasonics tem um desintegrador adequado para você! Por favor, entre em contato conosco. – estamos felizes em recomendar o ultrassonicador mais adequado!
A tabela abaixo dá-lhe uma indicação da capacidade de processamento aproximado de nossos ultrasonicators:

Volume batch Quociente de vazão Dispositivos Recomendados
1 a 500mL 10 a 200 mL / min UP100H
10 a 2000 mL 20 a 400 mL / min UP200Ht, UP400St
0.1 a 20L 00,2 a 4 L / min UIP2000hdT
10 a 100L 2 de 10L / min UIP4000hdT
n / D. 10 a 100L / min UIP16000
n / D. maior aglomerado de UIP16000

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A Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrassônicos de alto desempenho para dispersão, emulsificação e extração celular.

Homogeneizadores ultrassônicos de alta potência de Laboratório para piloto e Industrial escala.

Literatura / Referências